Firefly Aerospace, po historycznym sukcesie misji Blue Ghost Mission 1, która na początku 2025 roku zrealizowała pierwsze w pełni udane komercyjne miękkie lądowanie na Księżycu, już przygotowuje się do nowego wielkiego kroku. W centrum uwagi znajduje się Blue Ghost Mission 2 – przyszła misja na odwrotną stronę Księżyca – której ogromny model inżynieryjny w tych miesiącach dosłownie trzęsie się, rezonuje i „smaży” w Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA. W tych samych historycznych halach, w których niegdyś przygotowywano sondy Voyager do ich podróży ku krawędziom Układu Słonecznego, dziś bada się, czy nowy komercyjny lunarny statek kosmiczny może bezpiecznie przetrwać podróż do jednej z najbardziej wymagających lokalizacji na Księżycu.

Od Voyagera do Blue Ghosta: laboratorium, które smakuje granice statków kosmicznych

Jet Propulsion Laboratory w południowej Kalifornii od dziesięcioleci jest centrum robotycznej eksploracji Układu Słonecznego przez NASA. Do jego Environmental Test Laboratory (ETL) – kompleksu komór termiczno-próżniowych, stołów wibracyjnych i komór akustycznych – na badania trafiały pokolenia statków kosmicznych: od wczesnych programów Ranger i Mariner, przez legendarne sondy Voyager, aż po misje Galileo i Cassini oraz nowsze projekty Mars Exploration Rover, Mars 2020 z łazikiem Perseverance i helikopterem Ingenuity, a także interplanetarną sondę Europa Clipper, która jest w drodze ku Jowiszowi. W tych samych wertykalnych komorach kosmicznych i dziś odtwarza się warunki kosmosu – próżnię, ekstremalne temperatury i intensywne promieniowanie – aby sprawdzić zachowanie statków przed startem.

W tych komorach możliwe jest symulowanie w kontrolowanych warunkach niemal wszystkich faz podróży kosmicznej: od silnych wibracji i uderzenia akustycznego podczas startu, przez próżnię i cykle termiczne w przestrzeni Ziemia–Księżyc, po obciążenia termiczne i wstrząsy mechaniczne przy wejściu w atmosfery planetarne lub księżycowe. ETL dysponuje szeregiem komór termiczno-próżniowych, które mogą osiągnąć bardzo wysoką próżnię i temperatury od około –185 do +150 stopni Celsjusza, jak również dużą komorą akustyczną, w której głośniki napędzane sprężonym gazem są używane do wytwarzania hałasu do około 155 decybeli – wystarczająco silnego, aby w pełni symulować falę uderzeniową startu na strukturę statku kosmicznego.

Właśnie ta kombinacja infrastruktury i doświadczenia jest powodem, dla którego Environmental Test Laboratory w JPL jest naturalnym partnerem dla nowej generacji komercyjnych misji księżycowych. Inżynierowie, którzy dziś w tych samych halach przygotowują Blue Ghost Mission 2, polegają na lekcjach wyniesionych z projektów takich jak Mars Exploration Rover, Mars 2020 i szeregu misji międzyplanetarnych, gdzie korelowali wyniki laboratoryjne z tym, co później wydarzyło się w rzeczywistym środowisku kosmicznym. Ta historyczna baza danych – w której porównuje się odpowiedzi wibracyjne, cykle termiczne i obciążenia akustyczne – dziś bezpośrednio służy Firefly Aerospace i jego klientom.

Blue Ghost Mission 1: od hali testowej do pierwszego w pełni udanego prywatnego lądowania

Pierwszy lądownik księżycowy Firefly, Blue Ghost Mission 1, przeszedł przez podobny reżim badań środowiskowych przed startem na rakiecie Falcon 9 w styczniu 2025 w ramach programu NASA Commercial Lunar Payload Services (CLPS). Zintegrowany z dziesięcioma instrumentami naukowymi i technologicznymi NASA, lądownik po kilkudniowej podróży i szeregu manewrów orbitalnych 2 marca 2025 pomyślnie wylądował w obszarze Mare Crisium, blisko formacji Mons Latreille na północno-wschodnim skraju bliższej strony Księżyca.

Lądowanie było w pełni zautomatyzowane i odbywało się z bezpośrednią transmisją, a dane opublikowane po misji potwierdziły, że Blue Ghost Mission 1 zrealizował pierwsze w pełni udane komercyjne miękkie lądowanie na Księżycu: statek pozostał w pozycji pionowej, wszystkie systemy działały nominalnie, a komunikacja była stabilna przez cały planowany okres operacyjny. Raporty NASA i Firefly podają, że misja spełniła 100% swoich celów, przy czym wszystkie dziesięć instrumentów CLPS przeprowadziło planowane kampanie naukowe.

Podczas ponad 14 dni operacji powierzchniowych – najdłuższej jak dotąd komercyjnej misji na Księżycu – instrumenty zbierały dane o strukturze i składzie regolitu, zachowaniu termicznym gruntu księżycowego, środowisku radiacyjnym i interakcji wiatru słonecznego z powierzchnią Księżyca. Zarejestrowano również spektakularne widoki zachodu Słońca na Księżycu oraz całkowitego zaćmienia Słońca widzianego z Mare Crisium, co przyniosło naukowcom nowe wglądy w zachowanie pyłu księżycowego i zjawisko tzw. „lunar horizon glow” – poświaty wzdłuż horyzontu, którą wiąże się z naładowanymi cząstkami pyłu unoszącymi się nad powierzchnią.

Dla Firefly Aerospace ten sukces oznaczał więcej niż symboliczne trofeum w nowym wyścigu prywatnych misji. Blue Ghost Mission 1 zademonstrowała, że kombinacja komercyjnie opracowanego lądownika, instrumentów NASA i rakiety Falcon 9 może zapewnić kompletną usługę – od startu do lądowania i operacji naukowych – na poziomie niezawodności porównywalnym z klasycznymi misjami państwowymi, ale przy niższym koszcie i szybszym cyklu rozwojowym. Właśnie na doświadczeniach i danych z tej pierwszej misji budowana jest architektura i planowanie Blue Ghost Mission 2.

Blue Ghost Mission 2: dwustopniowa architektura na odwrotną stronę Księżyca

Druga misja, Blue Ghost Mission 2, jest logiczną, ale znacznie ambitniejszą kontynuacją historii. Zamiast jednego lądownika, Firefly wprowadza konfigurację dwustopniową: na górze znajduje się lądownik księżycowy Blue Ghost, odpowiedzialny za lądowanie i pracę na powierzchni, podczas gdy pod nim znajduje się Elytra Dark – pojazd orbitalny, który przejmuje rolę stopnia transferowego, przekaźnika komunikacyjnego i platformy dla instrumentów naukowych na orbicie księżycowej. W pełnej konfiguracji, wysokiej na około 6,9 metra, cały zespół jest ponad trzy razy wyższy od lądownika z pierwszej misji i zaprojektowany tak, aby jednocześnie wspierać operacje na orbicie i na gruncie.

Blue Ghost Mission 2 jest częścią zadania CLPS NASA, którym na odwrotną stronę Księżyca wysyłane są kluczowe instrumenty dla radioastronomii, geofizyki i rozwoju przyszłej infrastruktury księżycowej. Kluczowym ładunkiem naukowym NASA jest LuSEE-Night (Lunar Surface Electromagnetics Experiment – Night), zaawansowany radioteleskop rozwijany przez amerykańskie laboratoria narodowe i instytucje partnerskie. Umieszczony na naturalnie cichej radiowo stronie Księżyca, LuSEE-Night planuje mierzyć wyjątkowo niskoczęstotliwościowe fale radiowe (poniżej ~50 MHz), aby badać tzw. „ciemne wieki” wszechświata – okres przed formowaniem się pierwszych gwiazd i galaktyk.

Oprócz instrumentów NASA, misja obejmuje szereg międzynarodowych i komercyjnych ładunków. Wśród nich jest Lunar Pathfinder Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), satelita komunikacyjny i nawigacyjny, który na orbicie księżycowej będzie świadczyć usługi transmisji danych i pozycjonowania przyszłym misjom w okolicy Księżyca. Elytra Dark, jako dolny stopień systemu, jest odpowiedzialna za dostarczenie lądownika Blue Ghost i satelity Lunar Pathfinder na odpowiednie orbity, a następnie pozostanie aktywna na orbicie przez co najmniej pięć lat. W tym okresie będzie również świadczyć usługi kalibracji częstotliwości radiowych dla LuSEE-Night i innych eksperymentów, na podstawie oddzielnego kontraktu CLPS NASA.

Elytra Dark niesie na sobie również instrumenty optyczne, które stanowią rdzeń serwisu obrazowania księżycowego Ocula firmy Firefly, przeznaczonego do systematycznego fotografowania powierzchni Księżyca w widmie ultrafioletowym i widzialnym. Powstałe w ten sposób zdjęcia będą wykorzystywane do rozpoznawania potencjalnych złóż minerałów, precyzyjnego mapowania przyszłych miejsc lądowania i tras poruszania się łazików oraz do tzw. świadomości sytuacyjnej w przestrzeni okołoksiężycowej – lepszego nadzoru nad ruchem statków w pobliżu Księżyca. Dzięki dwustopniowej architekturze, Blue Ghost Mission 2 w jednej misji łączy rolę lądownika, węzła komunikacyjnego i platformy do długoterminowej obserwacji.

Jak wygląda „terapia szokowa” dla Blue Ghosta w laboratorium JPL

Zanim Blue Ghost Mission 2 otrzyma zielone światło do startu, jego modele inżynieryjne muszą przejść serię wyczerpujących badań w Environmental Test Laboratory w JPL. W tym celu wykorzystuje się tzw. structural qualification unit – model inżynieryjny w pełnej skali, który masą, sztywnością i rozkładem ładunku wiernie naśladuje przyszły sprzęt lotny. Chociaż ten model nigdy nie opuści Ziemi, musi wytrzymać, a często i przewyższyć, obciążenia oczekiwane podczas rzeczywistego startu, aby pozostawić margines bezpieczeństwa dla systemu lotnego.

W pierwszej fazie przeprowadza się badania wibracyjne. Cały dwustopniowy zespół mocuje się na masywnym stole „wstrząsowym” (shaker) w clean roomie, gdzie potężne siłowniki elektromechaniczne trzęsą nim w trzech osiach – przód-tył, lewo-prawo i góra-dół. Profil wibracyjny jest zaprojektowany tak, aby w krótkim czasie odtworzyć potężne uderzenia i drgania, których struktura doświadczy, gdy rakieta będzie przechodzić przez najgęstsze warstwy atmosfery i zużywać swoje stopnie. Setki akcelerometrów i tensometrów rozmieszczonych na konstrukcji śledzą, jak poszczególne części się wyginają, gdzie powstają rezonanse i w których punktach zbliżają się do granic dopuszczalnych naprężeń. Jeśli podczas testów zauważy się nieoczekiwane wzmocnienia odpowiedzi, inżynierowie mogą dopracować modele numeryczne lub wzmocnić krytyczne części konstrukcji.

Następnie odbywają się testy akustyczne w specjalnej komorze z betonowymi ścianami o grubości ponad 40 centymetrów. W ściany wbudowane są olbrzymie „trąby” akustyczne, które, napędzane sprężonym azotem, w sekundę zwiększają ciśnienie akustyczne do poziomów powyżej 150 decybeli. To wszechogarniające uderzenie dźwiękowe symuluje jednoczesne działanie hałasu silników, przepływu aerodynamicznego i odbicia od platformy startowej na całą strukturę lądownika i pojazdu orbitalnego. W takich warunkach uważnie obserwuje się zachowanie paneli słonecznych, anten, zbiorników paliwa, połączeń mechanicznych i wrażliwej elektroniki – wszystkiego, co w rzeczywistym starcie mogłoby być narażone na nieoczekiwane wibracje lub rezonanse akustyczne.

Równolegle z badaniami dynamicznymi prowadzone są testy termiczno-próżniowe w komorach, które mogą naśladować warunki od niemal całkowitej próżni do rozrzedzonych atmosfer, przy szerokim zakresie temperatur. Chociaż Blue Ghost Mission 2 będzie pracować w środowisku księżycowym bez znaczącej atmosfery, statek podczas podróży wchodzi i wychodzi z cienia Ziemi, przechodzi przez różne geometrie oświetlenia promieniowaniem słonecznym i doświadcza silnych gradientów termicznych między oświetlonymi i zacienionymi częściami. Cykle ogrzewania i chłodzenia, podczas których mierzy się zachowanie struktury, elektroniki i systemów napędowych, są zaprojektowane tak, by symulować najbardziej krytyczne kombinacje warunków w locie.

Wiedza przekazywana pokoleniom inżynierów

Za na pozór prostym pomysłem „potrząśnij statkiem i zobacz, czy wytrzyma” kryje się wyrafinowana dyscyplina inżynierska. Sposób, w jaki definiuje się profil testowy, gdzie umieszcza się czujniki referencyjne, jak daleko idzie się w margines bezpieczeństwa – tego wszystkiego od dziesięcioleci w JPL uczy się na przykładach rzeczywistych misji. W raportach o programach takich jak Mars Exploration Rover szczegółowo udokumentowane są korelacje między badaniami laboratoryjnymi a zachowaniem statków w locie, jak również sytuacje, kiedy trzeba było rewidować protokoły testowe po nieoczekiwanych zjawiskach w kosmosie.

Zespoły Environmental Test Laboratory stosują dziś ten zbiór wiedzy do misji komercyjnych, takich jak Blue Ghost. Ich zadaniem jest połączenie numerycznych modeli struktury Firefly, standardów NASA dotyczących badań środowiskowych i rzeczywistych ograniczeń sprzętu w laboratorium. Jeśli test zostanie przeprowadzony zbyt łagodnie, istnieje ryzyko, że w rzeczywistym locie pojawią się problemy, których laboratorium nie „wyłapało”. Jeśli test jest zbyt agresywny, można niepotrzebnie uszkodzić drogi sprzęt i spowodować opóźnienia. Znalezienie równowagi między tymi dwoma ekstremami jest kluczową częścią pracy – i czymś, czego nie uczy się z podręczników, lecz z pracy przy misjach, które pamięta się przez dziesięciolecia.

Dla Firefly praca z zespołem JPL oznacza, że ci sami ludzie i te same procedury, które przygotowywały misje państwowe, dziś pomagają w kwalifikacji systemu komercyjnego. Doświadczenia zebrane przy Blue Ghost Mission 1, gdzie testy pokazały, że statek w rzeczywistym locie będzie zachowywać się w granicach oczekiwań, są teraz porównywane z wynikami dla wyższego i bardziej złożonego zespołu dwustopniowego Blue Ghost Mission 2. Jeśli wzorce odpowiedzi są podobne, dodatkowo potwierdza to solidność podstawowej architektury; jeśli zauważy się różnice, inżynierowie otrzymują szansę na czas wzmocnić krytyczne części lub dostosować warunki testu.

Prywatne misje księżycowe i miejsce Blue Ghosta w nowym wyścigu na Księżyc

Blue Ghost Mission 1 i 2 są częścią szerszej fali prywatnych prób lądowania na Księżycu. Japońskie ispace w 2023 roku straciło statek Hakuto-R podczas końcowej fazy hamowania, podczas gdy amerykańskie Intuitive Machines w 2024 z lądownikiem Odysseus zrealizowało miękkie lądowanie, ale nie w pełni nominalne operacje, z powodu problemów z orientacją przy dotknięciu gruntu. Blue Ghost firmy Firefly, który 2 marca 2025 precyzyjnie i stabilnie wylądował w Mare Crisium, narzucił się tym samym jako pierwszy komercyjny lądownik, który w pełni zrealizował cel – od lądowania do całościowego programu naukowego – i to w ramach kontraktu CLPS NASA.

Sukces pierwszej misji nie gwarantuje automatycznie sukcesu drugiej, ale daje solidną podstawę statystyczną i techniczną. Blue Ghost Mission 2 będzie operacyjnie bardziej złożona: będzie musiała koordynować pracę dwóch statków kosmicznych, utrzymywać niezawodną łączność radiową z odwrotną stroną Księżyca przez przekaźnik orbitalny, wspierać wymagające eksperymenty naukowe takie jak LuSEE-Night oraz jednocześnie integrować potrzeby wielu agencji kosmicznych i partnerów komercyjnych. Każda dana zebrana podczas obecnych testów – od drobnych przesunięć odpowiedzi częstotliwościowej konstrukcji do zachowania wrażliwej elektroniki w ekstremalnych warunkach – wchodzi do wspólnego funduszu wiedzy, który wykorzysta również Blue Ghost Mission 3 oraz późniejsze misje w kierunku bieguna południowego Księżyca.

Dla programu Artemis NASA, który w drugiej połowie dekady planuje długotrwalsze i bardziej regularne misje załogowe w okolicy i na powierzchni Księżyca, niezawodne komercyjne „serwisy dostawcze” mają podwójną rolę. Z jednej strony, misje CLPS takie jak Blue Ghost zapewniają stały dopływ danych naukowych i demonstracji nowych technologii po znacznie niższej cenie niż klasyczne, duże misje państwowe. Z drugiej strony, każdy nowy orbiter, lądownik, łazik czy satelita komunikacyjny staje się częścią rosnącej infrastruktury księżycowej – sieci statków i systemów, która umożliwi przyszłym astronautom bardziej niezawodną komunikację, precyzyjniejszą nawigację i lepsze zrozumienie zasobów na Księżycu.

Co dalej dla Blue Ghosta i hal testowych JPL

W miarę jak rok 2025 zbliża się do końca, Firefly kończy kwalifikację kluczowych podsystemów dla Blue Ghost Mission 2 i przygotowuje przejście z modelu inżynieryjnego na sprzęt lotny. Równolegle rozwijane są kolejne misje, w tym Blue Ghost Mission 3, która pod koniec dekady powinna wylądować w obszarze Gruithuisen Domes blisko bieguna południowego Księżyca jako część nowego zadania CLPS NASA wartego około 179 milionów dolarów. Podczas gdy w zakładach Firefly montowane są nowe struktury i integrowane instrumenty partnerów z USA, Europy, Australii, Kanady i Zjednoczonych Emiratów Arabskich, w Pasadenie w JPL planowane są nowe konfiguracje testów, które będą musiały potwierdzić każdą nową kombinację ładunków i trajektorii.

Dla Environmental Test Laboratory w JPL oznacza to, że historyczna infrastruktura z lat 60., przy ciągłych modernizacjach, coraz silniej włącza się w komercyjną gospodarkę kosmiczną. Zamiast wyłącznie państwowych sond, dziś przez jego komory przechodzą również prywatne lądowniki, orbitery i całe zespoły takie jak Blue Ghost–Elytra Dark. W tym połączeniu starej i nowej ery kosmicznej leży również sedno historii o Blue Ghost Mission 2: z jednej strony jest zwinna prywatna firma, która chce regularnie latać na Księżyc i oferować usługi dostaw, komunikacji i obrazowania, a z drugiej laboratorium NASA z siedmioma dekadami doświadczenia w testowaniu sprzętu dla najbardziej wymagających misji. Jeśli testy w Environmental Test Laboratory potwierdzą, że dwustopniowy system Blue Ghost–Elytra Dark może wytrzymać wszystkie uderzenia startu, próżni i ekstremalnych temperatur, Blue Ghost Mission 2 otrzyma szansę kontynuować tam, gdzie pierwsza misja skończyła – ale tym razem na odwrotnej, cichej radiowo stronie Księżyca.